化学的に成層南極湖と炭素固定ポテンシャルの評価から微生物真核生物濃縮文化の確立
Summary
微生物の真核生物では、永久に氷に覆われた南極湖沼における光合成由来の炭素とトップ捕食種のソースの両方があります。このレポートでは、南極の湖、ボニー湖から代謝的に汎用性の高い微生物の真核細胞を分離するために集積培養のアプローチを説明し、リブロース-1,5 – bisphophateカルボキシラーゼオキシゲナーゼ（ルビスコ）活性のために放射性同位体アッセイを用いて無機炭素固定の可能性を評価しています。
Abstract
ボニー湖では、マクマードドライバレーに位置する多数の永久氷で覆われた湖の一つ、南極です。多年生の氷は、化学的に成層水柱を維持し、水の他の内陸の機関とは異なり、主に炭素とストリームからの栄養分の外部入力を防ぐことができます。生物相は、冬の間に1年間深刻な栄養欠乏、低温、極端な日陰、hypersalinity、24時間の暗闇を含む多くの環境ストレスにさらされている。これらの極端な環境条件が微生物2にほぼ独占的にボニー湖での生物相を制限します。
単細胞微生物の真核生物は（ "原生生物"と呼ばれる）水生食物網内のプライマリおよび第三の両方の役割を占有し、グローバルな物質循環3の重要なプレーヤーであり、ドライバレー湖沼における炭素の循環に重要な生態学的な役割を果たしている。 iを修正する乾燥した谷の水生食物網、原生生物のnorganic炭素（独立栄養）がorganotrophic生物の有機炭素4、2の主要な生産者である。 Phagotrophicまたはバクテリアや小さな原生生物を摂取することのできる従属栄養原生生物は、食物網5の上の捕食者としての役割を果たします。最後に、原生生物の人口の未知の割合は、複合混合栄養代謝6、7のことができます。原生生物の混合栄養では、餌の微生物のphagotrophic摂取と光合成能力を結合する能力が含まれます。混合栄養のこの形式は、一般的に取り込み、溶存炭素分子を含む細菌種の混合栄養代謝とは異なります。そこに非常に少数の原生生物の分離株は永久に氷に覆われた北極の湖から現在、この極端な環境における原生生物の多様性と生態の研究は、限られた8、4、9、10、5でした。シンプルなドライバレー湖沼の食物網における原生生物の代謝多様性の理解は、Rのモデルの開発に役立ちますグローバル炭素循環における原生生物のOLE。
私たちはボニー湖から潜在的に光合成と混合栄養原生生物を単離するために集積培養のアプローチを採用しています。水柱のサンプリング深さは一次生産の最大値と原生生物系統多様性4、11と同様に、原生生物の栄養のモードに影響を与える主要な非生物的要因の変動の位置に基づいて選ば れた浅いサンプリング深さは主要な栄養素のために制限され、より深いサンプリング深さながら光可用性によって制限されます。さらに、湖の水のサンプルは、光合成生物の様々な成長を促進する増殖培地の複数の種類を添加した。
ルビスコは、カルビン·ベンソンBassham（CBB）サイクル、独立栄養生物は無機炭素を修正し、水生および陸生食物網12より高い栄養レベルの有機炭素を提供することによって主要な経路における律速段階を触媒する。本研究では、Weはボニー湖の濃縮培養における炭素固定の可能性と代謝の多様性のためのプロキシとして最大カルボキシラーゼ活性を監視するためのフィルタのサンプル13の変更された放射性同位体アッセイを適用した。
Protocol
Discussion
最近の分子生物学的研究は、環境3、19、20の範囲で単細胞真核生物の高い多様性を報告しているが、原生生物の生息地の全範囲にわたって分離株の不足のためにこれらの個々の種の機能的役割は、食物網の大部分です。不明。本研究では、比較的アンダー環境、永久に氷に覆われた南極の湖からの代謝多様性を示す微生物の真核生物種を濃縮する方法を説明してきました。ボニー湖で…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者らは、J. Priscu、A. Chiuchioloと南極のサンプルの収集と保全の支援のためマクマードLTER陸チームに感謝します。我々は後方支援のためにRatheonポーラーサービスおよびPHIのヘリコプターに感謝します。光顕微鏡は、高度な顕微鏡とイメージングセンターのマイアミのセンターで生成されました。この作品は、極性のプログラム補助金0631659と1056396のNSF Officeによってサポートされていました。
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments |
| BBM | Sigma | B5282 | |
| BG11 | Sigma | C3061 | |
| F/2 | Sigma | G9903 | |
| GF/F filter, 25 mm | Fisher Scientific | 09-874-64 | |
| GF/F filter, 47 mm | Fisher Scientific | 09-874-71 | |
| Polyethersulfone filter, 0.45 μm pore, 47 mm | Pall Life Sciences | 61854 | |
| Sterile cell culture flask, 25 cm2 | Corning | 430639 | |
| Diurnal growth chamber | VWR | 35960-076 | |
| Zirconia/silica beads, 0.1 mm diamter | BioSpec Products | 11079101z | |
| Mini-Bead beater | BioSpec Products | 3110BX | |
| Screw-cap microcentrifuge tube (1.5 μL) | USA Scientific | 1415-8700 | |
| NaH14CO3 | ViTrax | VC 194 | Keep in aliquots of 400 μL at -20°C |
| RuBP | Sigma | R0878-100mg | Dissolve in 10 mM Tris-propionic acid (pH 6.5) |
References
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